- BeanBot 由熱能驅動，無需摩打或電池。
- 機械人的運動方式由外殼形狀及接觸表面決定。
- 整套系統結構簡單，無需電子裝置控制。
- 未來可改進物料以降低觸發溫度及加快移動速度。
意大利理工學院仿生軟機械人部門的研究人員開發出一款名為 BeanBot 的小型機械人，其跳躍、翻滾、翻轉、滑行及攀斜等動作，均無需依靠摩打、電池、感測器或電腦驅動。設計靈感來自墨西哥跳豆，跳豆的獨特動作源自藏於豆莢內的飛蛾幼蟲。研究團隊並非直接模仿動物，而是將熱能驅動的運動方式與豆莢外殼的形狀相結合，令機械人具備多元化的移動能力。
BeanBot 由兩個主要部件組成：一條微型熱能反應彈簧及一個輕巧的豆形外殼。彈簧採用形狀記憶合金（SMA）製造，物料遇熱後會改變形狀。磁鐵負責固定彈簧並儲存能量，當彈簧達到足夠溫度時會突然釋放能量，將機械人彈離地面並送入空中，隨後由外殼決定隨後的運動方式。
運動方式由外殼決定
機械人本身並沒有系統決定何時跳躍、翻滾或翻轉，其移動方式完全由外殼形狀及接觸表面決定。外殼一面呈弧形、兩面為平面，使 BeanBot 能以不同方式與地面互動。弧形面讓它翻滾，平面則有助保持穩定並可攀爬斜面。這種形狀亦協助機械人在着地後自行翻正，即使着地姿勢不同亦可再次跳躍，從而產生多元化的動作。
研究團隊發現，BeanBot 能跳起約 30 釐米高、翻滾約 80 釐米遠、於平滑表面滑行，並可在空中或撞擊地面後翻轉。調整磁力後，亦能攀爬 10 至 18 度的斜坡。所有動作均由同一條熱能彈簧產生，而非依靠獨立摩打或機械結構。機械人的移動方式會因着地表面而改變：平滑表面令跳躍主要向上或引發滑行；較粗糙的表面會引發翻滾；不平坦的地面則會改變跳躍方向與高度。在 92 次跳躍測試中，約 81.5% 在首次跳躍後演變成翻滾、滑行、彈跳或翻轉等額外動作，代表機械人的周圍環境已成為其運動系統的一部分。
簡單結構與未來改進
BeanBot 結構亦較傳統機械人簡單。其外殼重約 3.8 克，跳躍模組重約 8 克。整套系統採用 3D 打印外殼、SMA 彈簧及磁鐵，無需任何機載電子裝置控制移動。不過設計仍有侷限：SMA 彈簧現時需要約 70 至 80°C 才能觸發跳躍，機械人啟動需時 30 至 180 秒，恢復週期則需約 130 至 140 秒。研究人員表示，未來改進物料可讓 BeanBot 在較低溫度下作出反應，並加快移動節奏，並視之為機械人設計的另類思路，由機械人的身體分擔感測器、電腦及軟件的工作，透過形狀、物料及環境自然產生不同行為。
項目 規格 驅動方式 形狀記憶合金（SMA）熱能彈簧 外殼重量 約 3.8 克 跳躍模組重量 約 8 克 外殼製作 3D 打印 觸發溫度 約 70–80°C 啟動時間 30 至 180 秒 恢復週期 約 130 至 140 秒 跳躍高度 約 30 釐米 翻滾距離 約 80 釐米 攀爬斜度 10 至 18 度 後續動作比例 約 81.5%（92 次跳躍測試）
熱能驅動機械人的潛力與挑戰
BeanBot 的設計展示了熱能驅動技術在機械人領域的應用潛力。透過形狀記憶合金，BeanBot 能在無需複雜電子裝置的情況下實現多樣化運動，這對於簡化機械人設計及降低成本具重要意義。然而，現有的觸發溫度及恢復週期限制了其實用性，未來的研究需專注於材料改進，以提高反應速度及降低能耗，進一步推動這類機械人的實際應用。